簡川黔 重慶交通大學

基于網(wǎng)頁的家電控制以及家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

簡川黔 重慶交通大學

本系統(tǒng)在ESP8266模塊上實現(xiàn)webserver，并且可以通過web請求對紅外模塊以及繼電器模塊進行控制，將家庭之中的家電設備以及插座等進行簡單有效地改造，使其變?yōu)榫W(wǎng)頁可以控制的智能家電，并且可以通過外設的各類傳感器模塊，將家居環(huán)境中的溫度、濕度以及氣壓等數(shù)據(jù)實時的呈現(xiàn)在用戶面前。

ESP8266 智能家居 網(wǎng)頁控制

現(xiàn)在市面上眾多的智能家電產(chǎn)品，價格昂貴，安裝調(diào)試困難各個公司各自為政為搶占市場推出了各種手機APP，導致了各公司生產(chǎn)出的產(chǎn)品兼容性差。

針對于以上出現(xiàn)的問題，我們設計出一種利用ESP8266與手機通信，以及各類周邊電路單元和各類傳感器模塊共同組成的系統(tǒng)，實現(xiàn)了對家中的各類環(huán)境參數(shù)（如：溫度，濕度以及氣壓等）進行實時的監(jiān)控，并能夠對家中的照明電燈，風扇以及插座進行開關控制，還能對電視機，空調(diào)等紅外信號控制設備進行網(wǎng)頁控制。使用網(wǎng)頁交互的形式大大提高了系統(tǒng)的兼容性。

1 系統(tǒng)方案與整體結構

該系統(tǒng)整體分為三個部分，分別ESP8266部分，控制部分以及傳感器部分。其中系統(tǒng)主要包括的模塊有ESP8266模塊、繼電器模塊、紅外收發(fā)模塊以及各種溫、濕度和氣壓傳感器模塊。將系統(tǒng)硬件各模塊鏈接起來，使ESP8266工作在Station模式下，以建立局域網(wǎng)絡，這樣手機或者其他終端設備連接上之后，就可以通過網(wǎng)頁界面發(fā)出指令給ESP8266芯片，使其做出相應的響應來驅動繼電器或者紅外模塊等，從而達到控制家電的目的。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 ESP8266模塊

本系統(tǒng)采用ESP8266-12E模塊，該模塊是一個帶完整WIFI功能，供電電壓3.3V,可以取代Arduino核心板+WiFi擴展板完成的大部分應用。最重要的，他需要10塊左右，這樣本系統(tǒng)的成本將會大大降低。

將ESP8266刷上支持cjsion的nodemcu固件，編寫自動執(zhí)行腳本，使ESP8266開機自動連接路由器，監(jiān)聽服務器發(fā)送消息，根據(jù)不同消息控制gpio管腳輸出高低電平，從而達到網(wǎng)頁控制家電的目的。

2.1.1 ESP8266工作方式的配置

ESP8266模塊具有三種工作方式：Station工作模式，AP工作模式以及AP兼Station模式。這里我們選擇使用他的Station工作方式，設備僅作為接入點。在這種模式下，模塊可以連接到家中路由器中，手機等終端連接路由器，以此在家中建立局域網(wǎng)。

使用3.3V的電源給模塊供電，在配置模塊連接到路由器時，需要知道AP的名稱和密碼。配置完成后，開機時模塊會自動與路由器連接。以下是配置該塊的工作方式的程序：

最后在模塊中創(chuàng)建TCP服務器，并且監(jiān)聽端口。

2.1.2 獲取網(wǎng)頁操作指令

當用戶在網(wǎng)頁界面點擊相應的控制按鈕時，ESP8266模塊耶將會收到對應的信號，變量retmp將會相應的改變，同時控制ESP8266的GPIO管腳的高低電平，從而達到控制繼電器等外設的作用，如控制繼電器的代碼為：

2.2 紅外收發(fā)一體模塊

本系統(tǒng)采用的是一種具有學習功能的紅外模塊，可以學習市面上幾乎所有的空調(diào)，電視，以及DVD機頂盒等紅外遙控器。采用5V電源供電，上電后，指示燈閃爍兩下表明模塊正常。接好串口下載器，從串口發(fā)送學習協(xié)議0xff 0x01 00 0xfe給模塊，表示學習。模塊指示燈D3變成長亮，這時按下被學習遙控器的按鍵，看到指示燈D3閃爍5次后滅，表示學習成功；從串口發(fā)射學習協(xié)議0xff 0x01 00 0xfe給模塊，控制其發(fā)射紅外信號，發(fā)射過程中指示燈D3閃爍2次。

2.3 傳感器模塊

2.3.1 DHT11溫濕度傳感器模塊

DHT11溫濕度傳感器具有標準數(shù)字信號輸出，體積小，功耗低。其濕度測量范圍為20%-95%，誤差+-5%；溫度測量范圍0-50度，誤差+-2度，工作電壓3.3V-5V。很適合用于家居環(huán)境的監(jiān)測。

2.3.2 BMP180氣壓傳感器模塊

BMP180氣壓傳感器供電電壓為5V,具有精度高，體積小，功耗低的特點，特別適合用于智能的高精度測量和數(shù)據(jù)采集，在該系統(tǒng)中，我們將其用來監(jiān)測家居環(huán)境的氣壓，能使系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)更加準確并實時反映給用戶。

2.4 繼電器模塊

繼電器模塊選用JQC-3FF系列，其觸點容量為250V10A，輸出為常閉，常開。其信號輸入電壓范圍為0-5V?？梢杂闷淇刂聘黝惣译婇_關。

3 測試結果

系統(tǒng)完成后，通過實驗我們成功實現(xiàn)了對家中電燈等開關量控制的電器設備進行了啟動和關閉。實驗中成功學習了海爾空調(diào)的遙控控制，能夠實現(xiàn)了對空調(diào)的開啟、關閉、溫度加減等。通過DHT11溫濕度傳感器和BMP180氣壓傳感器實現(xiàn)了對家中環(huán)境的實時監(jiān)控。

4 結束語

本系統(tǒng)利用ESP8266模塊建立局域網(wǎng)，低成本的實現(xiàn)了網(wǎng)頁控制家電設備，并且能夠實時監(jiān)測家居環(huán)境變化情況。為傳統(tǒng)家電升級為智能家電提供了一種低成本的解決方案，整個系統(tǒng)結構簡單，組裝方便，將為人們提供更為舒適的家庭生活環(huán)境。